Drucksensoren
Drucksensoren messen den Prozesswert Druck und wandeln ihn in ein Signal um, das weiterverwendet wird. Durch die Messung des Drucks am Boden von Behältern/ Tanks kann auch der Füllstand von Flüssigkeiten erfasst werden. Unsere Drucksensoren sind relativ messend. Hier weiterlesen
Elektronische Druckschalter
Elektronische Druckschalter, 2 Schaltausgänge antivalent, Messbereiche von 0...400 BAR
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Elektronische Drucksensoren
Drucksensoren mit programmierbaren Schaltausgängen und optionalem Analogausgang, Messbereiche von -1...400 BAR
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Elektronische Drucktransmitter
Mit Analogausgang und G 1/4A Prozessanschluss.
Alles über Drucksensoren
Was ist ein Drucksensor? Was sind die Eigenschaften, Vorteile und Nachteile? Wie funktioniert die Druckmessung und welche Messprinzipien gibt es? Wo werden Drucksensoren eingesetzt? Antworten auf diese Fragen finden Sie im folgenden Text, inklusive einer Umrechnungstabelle für Druckeinheiten.
Was beschreibt die Messgröße Druck und welche Druckarten gibt es?
Druck ist eine physikalische Messgröße. Sie beschreibt die Kraft in Newton, die senkrecht auf eine Fläche von einem Quadratmeter wirkt (p=FN/A). Die SI-Einheit für Druck ist Pascal. In der Industrie ist die Einheit bar gebräuchlicher, dabei gilt: 1 bar = 100.000 Pascal. Eine Tabelle zur Umrechnung der Druckeinheiten folgt weiter unten.Druckangaben beziehen sich immer auf einen Referenzwert. Der gemessene Druck entspricht der Differenz zwischen Messergebnis und Referenzdruck. Es werden drei Arten von Druckangaben unterschieden: Absolut-, Relativ- und Differenzdruck.
Differenzdruck, Absolutdruck oder Relativdruck?
Relativdruck
Der Relativdruck gibt den gemessenen Druck in Abhängigkeit vom tatsächlich herrschenden Umgebungsdruck an. Auf der Erde herrscht ein atmosphärischer Druck von 1,013 bar. Dieser Druck resultiert aus dem Gewicht der Luftmassen, die auf die Erdoberfläche drücken. Der atmosphärische Druck variiert abhängig von der Höhe über dem Meeresspiegel, daher ist beim Messen von Relativdruck ein Druckausgleich erforderlich.
Differenzdruck
Differenzdruck beschreibt das Verhältnis von zwei unterschiedlichen Systemdrücken, zum Beispiel die Differenz von zwei Druckbehältern.
Absolutdruck
Absolutdruck gibt den Druck in Bezug auf ideales Vakuum an, also auf luftleeren Raum mit dem Druck null bar.
Was sind Drucksensoren und wofür werden Sie eingesetzt?
Ein Drucksensor - auch Druckmessumformer genannt - misst die physikalische Prozessgröße Druck und wandelt sie in ein elektrisches Signal um, das weiterverarbeitet wird. Drucksensoren von autosen messen Relativdruck und werden in elektronische Drucksensoren, elektronische Drucktransmitter und elektronische Druckschalter unterschieden.Elektronische Drucksensoren
Drucksensoren von autosen messen Druck und geben ihn als 4 … 20 mA Analogsignal aus. Zusätzlich verfügen sie über zwei Schaltausgänge, die als Schließer oder Öffner bei Über- oder Unterschreiten von definierten Grenzwerten ein binäres Schaltsignal ausgeben. Sie verfügen über ein Display zur Anzeige der Messwerte und zur Parametrierung. Wir bieten Sensoren mit IO-Link für Druckbereiche von -1 bis 400 bar an.Elektronische Druckschalter
Druckschalter eignen sich zur Grenzwertüberwachung von Systemdrücken. Sie liefern ein binäres Schaltsignal, wenn ein definierter Systemdruck überschritten oder unterschritten wird. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass sich kritische Systemdrücke jederzeit im gültigen Bereich befinden. Druckschalter von autosen verfügen über zwei antivalente Schaltausgänge für Messbereiche von 0 … 400 bar.Elektronische Drucktransmitter
Elektronische Drucktransmitter geben den gemessenen Druck als kontinuierliches Signal aus. Sie nehmen die physikalische Prozessgröße auf und wandeln sie in ein analoges Standardsignal um. Bei autosen finden Sie Drucktransmitter mit Analogausgang 4 … 20 mA für Messbereiche von 0 … 400 bar.Drucksensoren Aufbau
Der Aufbau von Drucksensoren ist für jedes Messprinzip gleich. Der Sensor wird mit einem Prozessanschluss so eingebaut, dass das Medium mit der Messzelle in Berührung kommt und der Prozessdruck auf die Messzelle wirkt. Die Messzelle wandelt den Druck in eine elektrische Größe um, die anschießend in der integrierten Auswertelektronik in ein Standardsignal umgewandelt wird. Der Sensor gibt den Messwert über den elektrischen Anschluss aus, über den er ebenfalls mit der erforderlichen Betriebsspannung versorgt wird.Wie funktioniert ein Drucksensor?
Drucksensoren verwenden unterschiedliche Wirkprinzipe zur Druckmessung. Es gibt unter anderem:- Piezoresistive
- piezoelektrische
- kapazitive und
- induktive Drucksensoren.
Der Aufbau und die Funktion sind unabhängig vom Messprinzip sehr ähnlich. Eine Membran trennt zwei Systeme mit unterschiedlichen Drücken. Die Druckdifferenz verformt die Membran. Diese Verformung ermöglicht die Druckmessung.
Drucksensoren von autosen verwenden piezoresistive und kapazitive Messprinzipe. Edelstahl-Dickschicht-Messzellen zeichnet sich durch eine robuste und kompakte Bauweise aus, während die keramisch-kapazitive Messzelle besonders langlebig ist.
Drucksensoren von autosen verwenden piezoresistive und kapazitive Messprinzipe. Edelstahl-Dickschicht-Messzellen zeichnet sich durch eine robuste und kompakte Bauweise aus, während die keramisch-kapazitive Messzelle besonders langlebig ist.
Keramisch-kapazitives Messprinzip
Die keramisch-kapazitive Messzelle besteht aus einer keramischen Membran und einem Grundkörper. Auf beiden Elementen sind Elektroden angebracht, die gemeinsam einen Kondensator und einen Referenzkondensator bilden. Die Membran wird durch den wirkenden Druck verformt, wodurch sich die Elektroden annähern und sich die Kapazität ändert. Die Kapazitätsänderung wird in der Elektronik in ein elektrisches Signal, bei autosen 4 … 20 mA, umgewandelt.
Edelstahl-Dickschicht oder Wheatstone-Brücke
Die Edelstahl-Dickschicht-Messzelle besteht aus einer Edelstahl-Membran, auf der vier elektrische Widerstände in einer Wheatstone-Brücke verschaltet sind. Verbaut man den Sensor nun in einem System mit dem Druck, wölbt sich die Membran. Die elektrischen Widerstände sind fest auf der Membran aufgebracht und verformen sich ebenfalls. Dadurch ändert sich der elektrische Widerstand. Die Widerstandsänderung wird in der Wheatstonebrücke gemessen. Die Elektronik wandelt den gemessenen Wert in ein Standardsignal um, bei autosen 4 … 20 mA.
Vorteile/Merkmale eines Drucksensors
Durch unterschiedliche Messzellen, diverse Ausgangsfunktionen und vielfältige Gehäusedesigns sind Druckmessumformer für alle industriellen Prozesse geeignet, in denen genaue Informationen über den Druck in Gasen oder Flüssigkeiten erforderlich sind.Höchste Genauigkeiten, beste Qualität
Sie besitzen eine hohe Genauigkeit und können durch ihre genaue Druckmessung zu einer Produktivitätssteigerung und Kostensenkung beitragen. Selbst unter extremen Bedingungen und bei höchsten Drücken arbeiten sie zuverlässig und präzise.
Unempfindlich gegen Druckspitzen
Drucksensoren von autosen sind beständig gegen dynamische Druckstöße und garantieren eine hohe Überlastfestigkeit – auch bei extremen Druckspitzen, wie sie beispielsweise bei schnell schließenden Ventilen auftreten. Wir stellen höchste Anforderungen an Prozesssicherheit und Qualität.
Robust und langlebig
Drucksensoren sind durch ihr robustes Gehäuse und die Abwesenheit beweglicher Teile schock- und vibrationsfest und besitzen eine wartungs- und verschleißfreie Arbeitsweise.
Hohe IP-Schutzart
Die hohe IP-Schutzart ermöglicht den Einsatz unter härtesten Bedingungen, ohne dass die Funktion des Sensors durch Staub und Reinigungsprozesse beeinträchtigt wird.
Flexibler Einsatz, große Druckmessbereiche und Vakuum
Unsere Produktpalette ist für den flexiblen Einsatz ausgelegt und verfügt über große Druckmessbereiche. Einige unserer Sensoren, Transmitter und Schalter können außerdem Unterdruck und Vakuum messen. Diese Sensoren für den negativen Druckbereich sind AP006, AP007, AP011, AP021, AP022 und AP023.
Plug & Play
Drucksensoren sind durch das breite Spektrum an Prozessanschlüssen einfach und mit wenig Aufwand zu implementieren.
Anwendungsgebiete
Drucksensoren haben in zahlreichen Branchen vielfältige Einsatzbereiche. Besonders in der Prozess- und Verfahrenstechnik spielt die Überwachung des Prozessdrucks eine entscheidende Rolle für die Prozesssicherheit und die Qualität des Endprodukts.Typische Anwendungen von Drucksensoren sind:
- die Vakuumregelung
- Messung von hydrostatischen Drücken in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie
- Die Messung von Systemdrücken von Öl in der Hydraulik oder
- das Erfassen des hydrostatischen Drucks in Tanks.
Umrechnungstabelle für Druckeinheiten
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Messbereiche und Auslegung von Drucksensoren
Messbereich:
Der Sensor ist für den Betrieb in einem spezifizierten Messbereich ausgelegt. In diesem Bereich verhält sich das Ausgangssignal annähernd proportional zum gemessenen Druck und erfüllt die im Datenblatt angegebene Messgenauigkeit.
Überlastbereich:
Der Betrieb außerhalb des spezifizierten Messbereichs, dem Überlastbereich, verursacht zwar keine bleibenden Schäden am Sensor, doch die Genauigkeit und das Sensorverhalten können von den Angaben im Datenblatt abweichen.
Zerstörbereich:
Der Bereich oberhalb der Überlastgrenze wird Zerstörbereich genannt. Wenn Drücke in diesem Bereich auftreten, dann führt dies selbst bei kurzer Belastung zu irreversiblen Schäden am Gerät. Der Sensor fällt komplett aus und wird unbrauchbar, auch wenn dies von außen nicht sichtbar ist. Der sogenannte Berstdruck ist die mechanische Belastungsgrenze des Gehäuses. Bei Überschreiten des Berstdrucks wird das Gehäuse zerstört und kann unerwünschtes Austreten des Mediums zur Folge haben.
Bei der sorgfältigen Auswahl des geeigneten Drucksensors ist stets darauf zu achten, dass niemals Druckspitzen im Zerstörungsbereich auftreten. Eine zuverlässige Messung, entsprechend der Angaben im Datenblatt, ist nur im spezifizierten Messbereich gewährleistet.
Bei der sorgfältigen Auswahl des geeigneten Drucksensors ist stets darauf zu achten, dass niemals Druckspitzen im Zerstörungsbereich auftreten. Eine zuverlässige Messung, entsprechend der Angaben im Datenblatt, ist nur im spezifizierten Messbereich gewährleistet.
Unterlastbereich:
Wenn der Messbereichsanfang eines Sensors dem atmosphärischen Druck entspricht, dann können Unterdruck oder Vakuum als Unterlastbereich bezeichnet werden. Ein Betrieb im Unterlastbereich führt zu keinen Schäden am Gerät. Allerdings kann keine zuverlässige Messung erfolgen, da entweder das Signal zu schwach ist oder der Sensor dies technisch nicht kann. Sensoren, die bis Vakuum messen können, haben keinen Unterlastbereich, messen aber mit mehr Ungenauigkeit bei sehr kleinem Druck (Beispiel: AP023).
Bei der sorgfältigen Auswahl des geeigneten Drucksensors ist stets darauf zu achten, dass niemals Druckspitzen im Zerstörungsbereich auftreten. Eine zuverlässige Messung, entsprechend der Angaben im Datenblatt, ist nur im spezifizierten Messbereich gewährleistet.
Genauigkeitsangaben im Datenblatt
Linearitätsabweichung
Die Linearitätsabweichung gibt die maximale Abweichung von der Geraden, die den Nullpunkt des Messbereichs mit dem Endpunkt/ Vollausschlag verbindet. Es besteht eine lineare Beziehung zwischen der zu erfassenden Position/Wegstrecke und dem Ausgangssignal.
Langzeitstabilität
Drucksensoren werden im Werk kalibriert auf die Angaben im Datenblatt kalibriert. Über die Zeit kann sich die Genauigkeit des Geräts verändern. Die Langzeitstabilität gibt die maximale Änderung von Nullsignal und Ausgangsspanne innerhalb eines Jahres an.
Schaltpunktgenauigkeit
Schaltpunktgenauigkeit gibt die maximale Messabweichung eines eingestellten Wertes an, wenn Linearitätsabweichung, Reproduzierbarkeit und Langzeitstabilität beachtet werden.
Reproduzierbarkeit
Die Reproduzierbarkeit gibt die maximale Messabweichung an, wenn ein Prozesswert wiederholt gemessen wird.
Auflösung
Die Auflösung gibt die kleinste physikalische Änderung an, die das Messsystem noch erkennen kann.
